Przyszłość robotyki: Miękkie materiały rewolucjonizują technologię!

Przyszłość robotyki: Miękkie materiały rewolucjonizują technologię!

Technologia robotów szybko się rozwinęła w ciągu ostatnich kilku dekad. Pojawia się innowacyjny trend, który rewolucjonizuje zastosowanie miękkich materiałów w robotyce. Zamiast stali i aluminium nowoczesne miękkie roboty opierają się na lepkosprężystych polimerach, które mają zarówno właściwości elastyczne, jak i lepkie. Materiały te reagują w różny sposób na siłę, a zachowanie mechaniczne zależy od czasu trwania i prędkości obciążenia, np Uniwersytet w Stuttgarcie komunikuje.

Polimery lepkosprężyste otwierają nowe możliwości projektowania robotów, czyniąc je bardziej elastycznymi i łatwymi do dostosowania. Poddane szybkiemu obciążeniu wykazują zachowanie sprężyste, natomiast podczas wolniejszych ruchów rozwijają właściwości bardziej lepkie. Rozwój tych materiałów wiąże się z koniecznością tworzenia projektów konstrukcyjnych w skali milimetrowej. Naukowcy muszą także zrozumieć granicę między odkształceniem lepkosprężystym a niestabilnością mechaniczną, aby móc realizować celowo zaprojektowane struktury zwane metamateriałami mechanicznymi.

Miękka rewolucja

Rozwój miękkich robotów jest częścią większej „miękkiej rewolucji”, która dotyczy zarówno robotyki, jak i elektroniki. Ta nowa technologia może zapewnić zdecydowane korzyści w interakcji człowiek-komputer, ponieważ roboty wykorzystujące miękkie materiały mogą lepiej współdziałać ze swoim otoczeniem i ludźmi. Szczególnie obiecujące jest zastosowanie materiałów takich jak hydrożele, które wiążą wodę w sieciach polimerowych. Oferują właściwości znane z natury, takie jak miękkość tkanki mózgowej czy wytrzymałość ścięgien – podaje raport Uniwersytet Johannesa Keplera.

Naukowcy tacy jak Christoph Keplinger z JKU pracują nad siłownikami naśladującymi mięśnie i poczynili postępy w zakresie mechanizmów samoleczenia. Technologie te umożliwiają opracowanie sztucznej skóry wyposażonej w czujniki dotykowe, temperatury i wilgotności.

Materiały miękkie w kontekście biomedycyny

Potencjał miękkich materiałów rozciąga się również na biomedycynę. Mogą odegrać kluczową rolę w rozwoju sztucznych kończyn i narządów, zapewniając wsparcie mechaniczne i umożliwiając tworzenie nowych urządzeń diagnostycznych. Stosowanie biomimetycznych systemów elektronicznych i robotyki na bazie hydrożelu może radykalnie zmniejszyć ryzyko obrażeń, szczególnie w sytuacjach katastrof.

Europejska Rada ds. Badań Naukowych zainwestowała już 1,5 miliona euro w badania dotyczące tych tematów. Rozwój postępuje szybko i XXI wiek może przejść do historii jako epoka miękkiej materii takiej jak ta Magazyn Uniwersytetu w Moguncji określa.

Szkolenia akademickie z zakresu materiałów miękkich

Aby wesprzeć ten trend, na Uniwersytecie Jana Gutenberga w Moguncji i Politechnice w Darmstadt uruchomiono międzynarodowy program magisterski „Miękka materia i materiały”. Program rozpoczął się w semestrze zimowym 2023/2024 i opiera się na podejściu interdyscyplinarnym, które integruje chemię, fizykę, inżynierię materiałową i matematykę. Profesorowie tacy jak Regine von Klitzing i Sebastian Seiffert prowadzą program, który jest w całości prowadzony w języku angielskim, aby był atrakcyjny dla studentów zagranicznych.

Kurs ten mógłby nie tylko przyczynić się do szkolenia nowych naukowców i inżynierów, ale także promować współpracę z przemysłem w regionie Ren-Men, który aktywnie uczestniczy w badaniach w dziedzinie materiałów miękkich. Stanowi to podstawę dla innowacyjnych rozwiązań, które mogą pokonać wyzwania technologiczne i społeczne.